51单片机——18B20温度检测、DS1302时钟

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18B20概述

1. 18B20是一种常用的数字温度传感器，广泛应用于环境监测、工业控制、家居自动化和设备温度监控等领域。
2. 18B20引脚：8B20采用1-wire总线进行通信，数据的输入输出仅靠一个DQ引脚完成。           
3. 工作原理：                                                      

1-Wire通信协议

1. 1-Wire协议是一种半双工、串行通信协议，主要用于与各种低成本传感器和存储设备进行数据交换。同I2C协议类似，1-Wire也采用主从架构，一个主设备可以连接多个从设备。
2. 由于1-wire总线也要求各设备以开漏（Open-Drain）模式接入，因此DQ信号线也要使用上拉电阻。（只有低电平和高阻态两种状态）。
3. 另外，在1-Wire总线中，每个从设备都有一个唯一的64位地址，用于设备识别和通信，这64位地址是由制造商在生产设备时烧录进去的，不可更改。       

初始化

1. 1-Wire规定，每次通信主设备都要先发送一个复位脉冲，从设备接收到该脉冲后，会进行复位（例如：从低功耗状态恢复到正常通信状态），然后回复一个存在脉冲，主设备可根据该存在脉冲获知从设备的健康状态。   

写操作

读操作

18B20通信

18B20规定，主设备与其的每次通信，都要遵循以下流程：

1. 初始化：主设备发送复位脉冲，从设备回复存在脉冲。
2. 发送ROM命令：
   1. 每个18B20都有一个唯一个的64位序列号，该序列号存储于其内部的一个64位的ROM中。
   2. 搜索ROM命令[0xF0]：识别和列出所有连接在总线上的18B20设备。
   3. 读取ROM命令[0x33]：在单设备连接时，主机可以使用此命令直接读取设备的ROM代码。
   4. 匹配ROM命令[0x55]：该命令后边会跟随一个特定的64位ROM代码，用以选择总线上特定的设备进行通信。
   5. 跳过ROM命令[0xCC]：在单设备环境中，跳过ROM步骤，直接与设备通信。
3. 发送功能命令：功能命令用于控制18B20的具体操作，向前文提到的测温命令、读取温度命令等均属于功能命令。
   1. 温度转换[44h]：该命令的作用是启动温度测量并将温度数据转换为数字格式。接收到该命令后，18B20会读取其内部的温度传感元件，将测量到的温度值转换为数字信号，并存储在内部的暂存器中，以便后续读取。完成上述操作后，18B20会自动恢复到低功耗状态。
   2. 读取暂存寄存器[BFh]:该命令用于读取18B20暂存器中存储的值。该命令会返回暂存器中的全部数据，共9个字节，温度值保存在前两个字节，所以一般情况下，只需接收前两个字节即可。 
      1. 18B20测温的精度是可选的，有12位（bit0-bit11）、11（bit1-bit11）位、10位（bit2-bit11）和9位（bit3-bit11）可选，默认12位
      2. 上述两个字节中保存的是温度值的补码。

4. 上述命令或者数据的读写操作均为低位优先。

原理图：

代码实现

// Dri_1Wire.h #ifndef __DRI_1WIRE_H__ #define __DRI_1WIRE_H__ #include "Com_Util.h" / * @brief 初始化 * * @return bit */ bit Dri_1Wire_Init(); / * @brief 写入函数 * * @param byte 写入字节 */ void Dri_1Wire_WriteByte(u8 byte); / * @brief 读取字节函数 * * @return u8 返回读取到的字节数据 */ u8 Dri_1Wire_ReadByte(); #endif /* __DRI_1WIRE_H__ */ // Dri_1Wire.c #include "Dri_1Wire.h" #include <STC89C5xRC.H> #define DQ P44 bit Dri_1Wire_Init() { bit result; DQ = 0; Com_Util_Delay480us(); DQ = 1; Com_Util_Delay60us(); result = ~DQ; Com_Util_Delay420us(); return result; } void Dri_1Wire_WriteByte(u8 byte) { u8 i; for (i = 0; i < 8; i++) { DQ = 0; DQ = byte & 0x01; byte >>= 1; Com_Util_Delay60us(); DQ = 1; } } u8 Dri_1Wire_ReadByte() { u8 byte = 0x00; u8 i; for (i = 0; i < 8; i++) { DQ = 0; DQ = 1; Com_Util_Delay10us(); byte >>= 1; if (DQ == 1) { byte |= 0x80; } Com_Util_Delay50us(); } return byte; } // DS18B20.h #ifndef __INT_DS18B20_H__ #define __INT_DS18B20_H__ / * @brief 读取温度 * * @return char 返回当前温度值 */ char Int_DS18B20_GetTemperature(); #endif /* __INT_DS18B20_H__ */ // DS18B20.C #include "Int_DS18B20.h" #include "Dri_1Wire.h" char Int_DS18B20_GetTemperature() { u8 ls_byte; u8 ms_byte; Dri_1Wire_Init(); // 跳过ROM命令 Dri_1Wire_WriteByte(0xCC); // 温度转换 Dri_1Wire_WriteByte(0x44); Dri_1Wire_Init(); Dri_1Wire_WriteByte(0xCC); // 读取暂存寄存器 Dri_1Wire_WriteByte(0xBE); ls_byte = Dri_1Wire_ReadByte(); ms_byte = Dri_1Wire_ReadByte(); return (ls_byte >> 4) | (ms_byte << 4); } // main.c #include "Int_OLED.h" #include "Int_DS18B20.h" #include "Com_Util.h" void main() { Int_OLED_Init(); Int_OLED_Clear(); while (1) { Int_OLED_ShowNum(0, 0, Int_DS18B20_GetTemperature()); Com_Util_Delay1ms(500); } } 

DS1302时钟

DS1302是一个低功耗、实时时钟（RTC）芯片：                                 

DS1302概述

1.  引脚功能：        
2. 工作原理    

    
   
   

通讯协议

读操作

写操作

常用寄存器：

注意：DS1302内部有一个写保护寄存器，在向DS1302写入数据前需要先关闭写保护，写完再开启写保护。

需求：将时间信息和温度信息实时地显示在OLED上。

原理图：

代码实现